Los Glúcidos: características generales, clasificación y monosacáridos

Características Generales y Clasificación de los Glúcidos

P
Raúl Alba
CC BY-NC-ND 4.0 www.raulalba.com.es
Texto
2 - LOS GLÚCIDOS

Características Generales

1. CARACTERÍSTICAS GENERALES Y CLASIFICACIÓN
-Son compuestos formados por C, H y O en la proporción (CH2Q)n > hidratos
de carbono.
H ỳ O en la misma
proporción que en el agua
-Químicamente son polialcoholes (C unidos a grupos -OH) con un grupo
carbonilo C=O. Si el carbonilo está en un C terminal > aldehído -CHO; en un
C interior -> cetona -CO
Son polihidroxialdehidos o polihidroxicetonas (o uniones de estos).
-Algunos contienen N, S, P ...
C= O
C
-H

Clasificación de los Glúcidos

-CLASIFICACIÓN: Según su grado de complejidad.
[Los grupos de clasificación más importantes son los recuadrados]
0
I
H-C-OH
HO-C-H
H-C-OH
1
H-C-OH
-
H-C-H
OH

Osas o Monosacáridos

No hidrolizables
Entre 3 y 9 Carbonos

Aldosas

• Aldotriosas
  Gliceraldehído
• Aldotetrosas
  Eritrosa
• Aldopentosas
  Ribosa
• Aldohexosas
  Glucosa

Cetosas

• Cetotriosas
  Dihidroxiacetona
• Cetotetrosas
  Eritrulosa
• Cetopentosas
  Ribulosa
• Cetohexosas
  Fructosa
• Cetoheptosas
  Pseudoheptulosa

Ósidos

Holósidos

Sólo
sustancias
glucídicas

Oligosacáridos

1
2-10 monosacá.
Hidrolizables por
rotura de enlace
O-glucosídico en
monómeros

• Disacáridos
  Sacarosa
• Trisacáridos
  Rafinosa

Polisacáridos

• Homopolisacáridos
  1 sólo monosacárido
  Almidón
  +10 monosacá.
• Heteropolisacáridos
  2 ó más monómeros
  Hemicelulosa

Heterósidos (Glucoconjugados)

Monosacáridos + otra sustancia
no glucídica

• Glucolípidos
  Cerebrósidos
• Glucoproteínas
  Peptidoglicanos

Los Monosacáridos - Osas

2. LOS MONOSACÁRIDOS - OSAS
-Son monómeros, no se pueden descomponer en otros más sencillos.

Nomenclatura y Representación de Monosacáridos

2.1. NOMENCLATURA Y REPRESENTACIÓN
-NOMENCLATURA. La general hace referencia al tipo de monosacárido:
[aldo- o ceto-] + [nº de C] + [-osa]
Ej. aldotriosas, cetopentosas, aldohexosas, cetohexosas ...
Además, hay una nomenclatura específica, con nombres propios.
Ej. glucosa, fructosa, galactosa, ribosa ...
P
Raúl Alba

Representación de Monosacáridos

-REPRESENTACIÓN:
1. Fórmulas moleculares: Indican el número de átomos de cada clase en la
molécula, como en C6H12O6. Pero esta fórmula vale para glucosa, galactosa
(aldohexosas), fructosa (cetohexosa) ... Por ello se usan las fórmulas estructurales.
2. Fórmulas estructurales: Muestran cómo están unidos los átomos. En la
proyección de Fischer, el grupo funcional principal -carbonilo- se representa en
la parte superior, hidroxilos e hidrógenos a izquierda o derecha, según corresponda.
En disolución acuosa, algunos se ciclan -proyección de Haworth -.

Proyección de Fischer

O
C-H
H-C-OH
OH-C,H
H-C-OH
H-C; OH
-
CH: OH
C2
H
OH
a - D - Glucopiranosa
Los átomos de C se numeran desde
el carbonilo (aldehídos) o desde el
CH2OH
"'
HOCH,
.0
OH
CFO
OH-C,-H
H
HO
H -C: OH
H- CF OH
H
CH,OH
CH2 OH
D - Fructosa
OH
H

Proyección de Haworth

CH:OH
C
O
H
H
H
C
CA
OH
OH
H/
OH
D - Glucosa
más próximo a él (cetonas).
Fructosa
H
Dihidroxiacetona
2P
Raúl Alba

Propiedades de los Monosacáridos

2.2. PROPIEDADES
-Sólidos, incoloros, estructura cristalina y solubles en agua (ya que son sustancias
hidrofilas, polares, por tener grupos OH polares). Reductores (pueden ceder electrones
de sus grupos carbonilo).
-Mayoría sabor dulce.
-Tienen actividad óptica1: hacen girar el plano de la luz polarizada.
-Tienen isomería.

Isomería en Monosacáridos

-ISOMERÍA
-Isómeros: compuestos diferentes con igual formula molecular
(distinta estructural). Ej. glucosa, fructosa, galactosa >
C6H12O6.
-Isómeros de función: se diferencian en su grupo
funcional (aldehído x cetona). Glucosa x Fructosa.
Dihidroxiacetona x Gliceraldehido.
O
o
C-H
CH2OH
H -C-OH
OH-C-H
C = 0
CH2 OH
CH2 OH
-Estereoisomeros: isomeros con l
misma
secuencia de átomos y grupos funcionales
enlazados, que se diferencian en la orientación
D - Gliceraldehido
L - Gliceradehido
espacial de esos grupos funcionales. Ej. D-glucosa, L-glucosa y D-galactosa son
estereoisómeros. Aparecen cuando hay algún carbono asimétrico.
-Carbono asimétrico: que va unido a 4 sustituyentes diferentes -sus 4 enlaces
covalentes se unen con 4 "cosas" distintas- (ej. en la glucosa son asimétricos 4 de
sus 6 C, todos menos el 1 y el 6). Si hay n carbonos asimétricos, habrá 2"
estereoisómeros posibles. Hay carbonos asimétricos en todos
H
los monosacáridos excepto la dihidroxiacetona.
1
1.
1.
H
H
0=c
H-C-OH
HO-C-H
HO-C-H
H-C-OH
H-C-OH
HO-C-H
H-C-OH
HO-C-H
serie L, a la izquierda. Ej. D y L glucosa.
-Epímeros: Diferente conformación de uno solo de los
C asimétricos. Ej. D-galactosa y D-glucosa.
H
C=0
1
H - C -OH
2
H-C -OH
-
-
OH - C - H
OH -ºC - H
-
OH - C - H -D
H - C -OH
-
1
H -ºC -OH
H -ºC -OH
-
6CH2OH
6 CH2OH
D- galactosa
D - glucosa
1: Se dice que una sustancia, en disolución, tiene actividad óptica cuando gira el plano de la luz polarizada. Si lo hace hacia la derecha
(sentido horario) es dextrógira y si lo hace hacia la izquierda (sentido antihorario) es levógira. La dihidroxiacetona no tiene actividad
óptica por no tener ningún carbono asimétrico. Ser dextrógiro o levogiro no está relacionado con ser isómero D o L.
H.
n=0
ÇH2OH
C=0
H-C-OH
HO-C-H
HO-C-H
H-C-OH
H-C-OH
H-C-OH
H-C-OH
CH2-OH
glucosa
CH2OH
fructosa
-Enantiómeros: Dos monosacáridos son
enantiómeros si tienen distinta posición de todos los
OH de los C asimétricos (uno es imagen especular del
otro) > hay dos series de monosacáridos: serie D,
OH del último carbono asimétrico a la derecha;
ČH,OH
CH,OH
D-Glucosa
L-Glucosa

Estructura de los Monosacáridos

2.3. ESTRUCTURA
-En disolución acuosa, los de 5C o más se ciclan al establecerse
un enlace hemiacetal o hemicetal intramolecular, entre el
carbonilo C=O y un -OH de otro C (generalmente, el C
asimétrico más alejado) > aparece un C asimétrico nuevo (el
del carbonilo, que antes no lo era): C anomérico. > dos
nuevos estereoisómeros: anómeros a y B.
OH
O
1
R-C
+ HO-R
R-C-OR
H
H
Aldehído
Alcohol
Hemiacetal
OH
R-C=0 + HO-R"
R-C-OR
2
2
R
R
Cetona
Alcohol
Hemicetal
-ß: - OH del C anomerico al mismo lado que el CH2OH (hacia arriba). a: - OH al lado
contrario que el CH2OH (hacia abajo).
-Se pueden formar dos tipos de anillos: piranósico: hexagonal (vértices ocupados por
5 átomos de c + 1 átomo de 0); furanósico: pentagonal (4 átomos de c + 1 de o).
H-
H-
I
5
ICH2OH
G
C
0
OH
-OH
I
OH
CH2OH
H-
C-OH
1
H
C
OH
O
H
C
O
OH
3
C-H
C
OH
H
H
C
C
HO
HO
-
H
H-ºC-
-OHE
..
Los grupos -OH de la izquierda se colocan
arriba y los de la derecha, abajo
ß-D-glucosa
(B-D-glucopiranosa)
arriba en
el anillo
el anillo
Las formas a y ß en la glucosa están en
equilibrio (transformándose una en la
otra, a través de un intermediario
abierto) en una proporción 1/3 - 2/3.
D-glucosa
HO
I
I
1CH2OH
CH2OH
5
2
Enlace hemicetal
entre un grupo alcohol
y el grupo cetona
Anómero a si CH2OH y OH
del C anomérico quedan en
lados opuestos
CH2OH
O
3
HO
C
H
OH
G
5
4
C
C
H-C-OH
4 |
13
OH
H
OH
H
5
H-C
6
CH2OH
arriba en : abajo en
el anillo
i el anillo
Forman anillos pentagonales las
cetohexosas (como la fructosa) y
las aldopentosas (como la ribosa).
a-D-fructosa
(a-D-fructofuranosa)
Si el hemicetal fuera C6->C2 se
formaría fructopiranosa, hexagonal,
forma no habitual.
D-fructosa
Imágenes modificadas de khanacademy.org
Anomero B si CH2OH y OH
del C anomérico quedan al
mismo lado
H. SX
O
Enlace hemiacetal
entre un grupo alcohol
y el grupo aldehido
CH2OH
-I
OH
H
OH
CH2OH
abajo en
2c=0
6 CH2OH
1
CH2OH
C
c
HO
H
/
H
C
C
OH
1
C
C
H-
-C-OH
C
H
C
OH
H
HO-
H
C
=0
·H
OH
CH2OH
O
H
..
HO
N
2
3
.2
3P
Raúl Alba

Ejemplo Práctico de la Ciclación de la Glucosa

EJEMPLO PRÁCTICO DE LA CICLACIÓN DE LA GLUCOSA
-0
.0
1
1
H-C-OH
1
H-C-OH
1
1
HO-3-H
HO-C-H
HO-C-H
HO-C-H
HO-C-H
HO-C-H
HO-C-H
1
HO-3-H
1
4
H-C-OH
1
H-C-O
H-@60
6
1
CH2OH
1
CH2OH
2
H-C-OH
1
1
H-C-OH
CH2OH
4
CH2OH
5
CH2OH
6
CH2OH
7
CH2OH
8
6
6
6
6
6
-0
5
1
4
1
4
1)
4
1
4
1
4
OH
OH
H
H
OH
OH
H
V3
2
H
OH
H
OH
H
OH
9
10
11
12
13
14
1: Partimos de la forma lineal de la D-glucosa, con sus carbonos
numerados del 1 al 6.
2: Se une el C carbonilo (en este caso el 1) con el O de un OH de
otro C, en este caso el del C5.
3: El C1 y el O del OH tienen ahora, ambos, un enlace de más. Sobran,
por tanto, el enlace y el H señalados en la figura.
4: Un enlace del C=O del carbonilo se separa del C.
5: Ahora, ese C ya tiene 4 enlaces en vez de 5.
6: El H del OH se separa de su O y pasa a unirse al nuevo enlace
del O del carbonilo (así, el O del C5 ya tiene 2 enlaces en vez de 3).
7: Ya tenemos la molécula cíclica definitiva. Solo queda representarla en
su forma final: pentagonal o hexagonal.
8: Para saber si se forma un pentagono o un hexágono, contamos los
enlaces del anillo formado. En este caso hay 6 enlaces (numerados
en verde), por lo que se forma un hexágono.
9: Representamos la forma hexagonal, con el oxigeno en el
vértice superior derecho. El nuevo enlace formado (en verde) une al
oxígeno del C5 con el C anomérico (C1).
10: Vamos poniendo, en la forma hexagonal, lo que hay en cada C
de la figura 8, a partir del O: El C1 está unido ahora a un nuevo OH y
a un H (el OH lo pondremos arriba o abajo, según corresponda al
anómero a o al ß; aquí representamos, como ejemplo, el B).
11: Lo mismo para el C2. Como su OH está, en la forma lineal, a la
derecha, lo colocamos abajo en la forma cíclica.
12: Igual para el C3 y el C4.
13: El C5 está unido a un H, al O y al grupo CH2OH del C6, que se coloca
arriba.
14: Como habíamos colocado el OH del C anomérico (en este caso, el
C1) arriba, tendremos el anomero @: @-D-glucosa. Si lo colocaramos
abajo, tendríamos el anómero a.
-O-H
OH
C-H
2
H-C-OH
3
1-
H-C-OH
1
H-C-OH
-
H-C-OH
1
H-C-OH
1
H-C-OH
H-C-OH
1
H-C-OH-
1
CH2OH
CHỊOH
5
0
0
5
5
5
5
0
H
OH
H
H
OH
H
OH
H
1
OH OH
H
/H
4
2
3
2
3
2
3
2
3
OH
01
C
SH
1
H-C-OH
H-C-OH
H-C-OH
)-
-
1
H-C-OH
1
H-C-OH
1
1
CH2OH
3
·0
0
H
H
H
H-C-OH
H-C-OH
-
-0
OH
OH
H
H
H
3
2
C
CH
H-C-OH
5
4-El anillo de piranosa no es plano y puede adoptar dos
conformaciones: cis (A) y trans (B).

Derivados de Monosacáridos

2.4. DERIVADOS DE MONOSACÁRIDOS
-Se originan por reducción, oxidación o sustitución.
-Reducción > desoxiazúcares (pierden un O en algún C).
Desoxirribosa del ADN.
-Sustitución > aminoazúcares. N-acetil-glucosamina
en la quitina y en la mureína de la pared bacteriana.
P
H
HO
Raúl Alba
HO
H
0
CH, OH
H
A
HO
H
H
OH
- H
HO
O
CH, OH
HI
O
H
B
H
OH
HO
CH2OH
OH
OH
2
OH
O
NH
CH3
HOCH2
OH
HOCH2
OH
c1'
c1'
H
OH
OH
OH
H
Ribosa
Desoxirribosa

Monosacáridos de Interés Biológico

2.5. MONOSACÁRIDOS DE INTERÉS BIOLÓGICO

Triosas

• Gliceraldehido y dihidroxiacetona participan en el metabolismo de la glucosa y
  de las grasas.

Pentosas

• Ribosa en ARN y ATP, desoxirribosa en ADN.
• Ribulosa actúa como sustrato para la fijación del
  CO2 en la fotosíntesis.

Hexosas

• Glucosa en frutas y sangre en forma libre; formando polisacáridos de reserva (en
  almidón y glucógeno) o estructurales (celulosa). Principal combustible
  metabólico celular y principal almacén de la energía solar captada en la
  fotosíntesis.
• Fructosa en estado libre en frutas, miel y líquido seminal. En la sacarosa.
• Galactosa en la lactosa.

Los Ósidos

3. LOS ÓSIDOS
-Polímeros con dos o más osas unidas por enlaces O-glucosídicos.

El Enlace O-Glucosídico

3.1. EL ENLACE O-GLUCOSÍDICO
-Es el que se establece entre dos -OH de dos
monosacáridos, con desprendimiento de
1H2O. Los monosacáridos quedan unidos
mediante un puente de oxígeno.
-a o ß-glucosídico: según la posición (a o B)
del -OH de la primera osa.
-Monocarbonílico: Canomérico - Cno anomérico.
-Dicarbonílico: Canomerico - Canomerico.
Se establece entre dos grupos hidroxilos (OH) de diferentes monosacáridos,
en esta unión se pierde una molécula de agua.
CH,OH
CH20H
0
H
H
H
H
H
OH
H
OH
H
HO
OH HO
OH
H
OH
H
OH
Glucosa
H20
Glucosa
CH2OH
CH2OH
H
H
H
H
H
H
OH
H
OH
H
0
HO
OH
H
OH
H
OH
Representación esquemática
H
H
H
H
+ 1H2O
OH HO
Yok
0
0
Maltosa
Enlace a (1->4)
0
H
H
5